（信号与信息处理专业论文）数字电视业务信息协议栈设计.pdf

摘要 摘要 进入新世纪以来，我国的电视行业正在飞速发展，电视节目的发送与接收正在 从模拟化转向数字化，电视节目内容更是越来越丰富，伴随着丰富的电视节目， 随之而来的是种类繁多的附加服务，三网合一的趋势，更要求节目接收终端具有 多种多样的功能。这些全新的功能与服务，都要依靠p s i s i 业务信息来承载，业 务信息的搜索、接收、解析与应用等工作，都需要一个功能完善的业务信息协议 栈来完成，一个优质的业务信息协议栈，能够方便用户收看节目，指导用户自选 择心仪的服务，更是数字电视行业是否完善的标准，可以提高运营商的行业竞争 力。 本论文针对m p e g 一2 与d v b 标准中p s i s i 业务信息的结构与功能，对处理业 务信息的模块进行了深入研究和某些尝试性改进。本文首先从用户角度分析业务 信息协议栈的功能需求，接着介绍了项目开发中使用的硬件资源和操作系统特点， 在此基础上，本文的工作体现在以下三个方面： 第一，业务信息表的搜索、接收、解析。本文为s t i 5 1 0 7 主芯片的硬件搜索引 擎通道( s l o t ) 设置p i d 值，截获业务信息传输包，再为p t i ( p r o g r a m m e t r a n s f e r - i n t e r f a c e ) 可编程传输接口设置t a b l ei d 获取不同种类的业务信息表，存储 进业务信息数据库。编写创建f i l t e r ，初始化f i l t e r ，解析各个子表的代码。 第二，设计信息存储方式。对于接收的业务信息，按照网络，频点，节目，事 件的分类，组成链表，按照一定数据结构存储。在为信息分配存储空间问题上， 结合最佳匹配法，伙伴系统法和固定分区法为本文的信息存储设计一种新颖的空 间分配方式，给出了分配与释放的算法流程。 第三，为业务信息协议栈扩展搜索功能。传统的数字电视接收系统以机顶盒为 代表，输入设备为遥控器，极大的限制了输入的方便性和快捷性，本文的业务信 息协议栈会应用到电脑上，客观上为提起搜索请求提供了便利，本文以l u c e n e 原 理为框架，利用它的各种工具包编写了搜索引擎框架，通过参数设置，加快了搜 索引擎的工作速度。 关键字：数字电视，p s i s i 业务信息，嵌入式系统，内存分配，l u c e n e ，搜索引擎 a b s t r a c t a bs t r a c t w h e ni tc o m e st ot h en e wc 饥t u r y , t h ed i g i t a lt vi n d u s t r yi nc h i n ai sb o o m i n g t h e p a t t e r no fs e n d i n ga n dr e c e i v i n gt vp r o g r a m s i sc h a n g i n gf r o ma n a l o g u et od i 西t a l a n dw i t ht h et vp r o g r a mc o n t e n t sb e c o m i n gm o r ea b u n d a n t ，s om a n yk i n d so f a d d i t i o n a ls e r v i c e sh a v es h o w nu p m o r e o v e r , t h ea p p e a r i n go ft h es t r a t e g yo f t r i p l e p l a yn e e dd i g i t a lt vr e c e i v e rt oh a v eav a r i e t yo ff u n c t i o n s a l lo ft h e s en e w f u n c t i o n sa n ds e r v i c e sa r el o a d e db yp s i s ii n f o r m a t i o n t h e r e f o r e ，i no r d e rt os e a r c h , r e c e i v e ，a n a l y z ea n da p p l yt h ep s i s ii n f o r m a t i o n ，af u l l yf u n c t i o n a lp s i s ip r o t o c o l m u s tb ei n d i s p e n s a b l e t h ed e s i g n i n go fah i g hq u a l i t yp s f s ii n f o r m a t i o np r o t o c o l ， w h i c hm a k e st h ec h o o s i n go fp r o g r a m sa n ds e r v i c e sm o r ec o n v e n i e n ta n de f f i c i e n t ，i s n o to n l yr e q u i r e db yd i g i t a lt vi n d u s t r y , b u ta l s om e a n st oe v a l u a t ed i g i t a lt vo p e r a t o r s i nt h i sp a p e r , p s i s ii n f o r m a t i o np r o c e s s i n gm o d u l ei sr e s e a r c h e di n d e p t ha n d i m p r o v e di ns o m ea s p e c t sb a s e dt h es t r u c t u r ea n df u n c t i o no fp s i s ii n f o r m a t i o ni n m p e g - 2a n dd v b i n i t i a l l y , t h ef u n c t i o n a lr e q u i r e m e n t so ft h ep r o t o c o la r ea n a l y z e d f r o mt h eb s e r s p o i n to fv i e w ；t h e nt h ef e a t u r e so fh a r d w a r er e s o u r c e sa n do p e r a t i n g s y s t e m ，w h i c ha r eu s e di nt h ed e v e l o p m e n t ，a r ei n t r o d u c e d s p e c i f i c a l l y , t h ep a p e r s w o r ki n c l u d e st h ef o l l o w i n g p a r t s ： f i r s t ，t h es e a r c h i n g ，g e t t i n ga n da n a l y z i n gt h ep s i s ii n f o r m a t i o nt a b l e s t h es t e p s a r ea sf o l l o w ：t h ec h a n n e l ( s l o t ) sp i dv a l u e sa r es e tf o rh a r d w a r es e a r c he n g i n et h a ti s i ns t i 510 7c h i pt of i l t e rt r a n s m i s s i o np a c k e t si n c l u d i n gp s f s ii n f o r m a t i o n ；t h e nt h e t a b l e i di ss e tf o rt h ep t i ( p m g r a m a l et r a n s f e r - i n t e r f a c e ) t og e td i f f e r e n tt y p e so fp s i s i i n f o r m a t i o nt a b l e s ，w h i c hi st h e ns t o r e di n t ot h ep s f s ii n f o r m a t i o nd a t a b a s e ；a tl a s t ， c o d i n ga n dc r e a t i n gt h ef i l t e r , i n i t i a l i z i n gt h ef i l t e ra n da n a l y z i n gt h e s et a b l e s s e c o n d , t h ed e s i g n i n go fan e wm e t h o dt os t o r er e l a t e di n f o r m a t i o n t h ep s i s i i n f o r m a t i o ni sa s s o r t e da n df o r m e di n t oal i n k e dl i s t ，b a s e do nt 1 1 en e t w o r ki n f o r m a t i o n , t h et r a n s p o n d e ri n f o r m a t i o n , t h ep r o g r a mi n f o r m a t i o na n dt h ee v e n ti n f o r m a t i o n t h e n t h el i s ti ss t o r e db a s e do nac e r t a i nd a t as t r u c t u r e t oa d v a n c et h em e m o r ym a n a g e m e n t , t h ep a p e ri n t e g r a t e st h eb e s t - f i t , b u d d y - s y s t e mm e t h o da n dt h e 触e dp a r t i t i o nt od e s i g n n 一丝墨! 坠里 一 _ 一 an e ww a yt oa l l o c a t ea n df r e em e m o r y f o rt h ei n f o r m a t i o ni nt h ed a t a b a s e t b i r d ，a d d i n go fas e a r c he n g i n et ot h ep s i s ii n f o r m a t i o np r o t o c o l t r a d i t i o n a l r e c e p t i o ne q u i p m e n t so fd i g i t a lt v a r ea l w a y ss e t - t o p - b o x ，w h i c hi sm a s t e r e db ya r c i 】1 0 t ec o n t r 0 1 ，s oi ti sn o tc o n v e n i e n tt oe n t e ri n f o r m a t i o ni n t od e v i c e s b u ti nt h i s p a p t h ep l a t f o r mo ft h ep s i s ii n f o r m a t i o np r o t o c o lc o u l db e e x t e n d e di n t op c ，w 1 1 i c h m a l 【e s 也ea p p l y i n go far e q u e s tt os e a r c ht h ep r o g r a m se a s i e r f i n a l l y , t h ew o r ko f t h i s p a p e ri sb a s e d o i ll u c e n e ，n o to n l yt h ev a r i o u st o o lk i t sa n dq u e r y c l a s sa r eu s e dt ob u i l d as e 融e n 西n e ，b u ta l s os o m es k i l l sa b o u ts e t t i n gp a r a m e t e r si sa p p l i e d t os p e e du pt h e s e a r c he n g i n e k e y w o r d ：d i g i t a lt v , p s i s ii n f o r m a t i o n ，e m b e d d e ds y s t e m ，m e m o r yl l l a i l a g e i i l e n t ， l u c e n e ，s e a r c he n g i n e 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：兰美宝盏 日期：年月e t 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：亟室丝导师签名： 日期： 第一章引言 第一章引言 数字电视行业是我国广电部门大力发展的行业，直辖市与省会城市已经实现 了电视节目的全数字化发送与接收，在地方政府与各地运营商的扶持下，很多二 线城市与中小城市，电视节目的接收方式也基本实现了数字化接收。 但是，数字电视对于很多人来说还是一个新鲜事物，相对于模拟电视，数字电 视给予了用户更多选择的机会，可以选择自己喜欢的节目分类，互动服务等，业 务信息就是这些相关服务的携带者，业务信息协议栈可以指导和帮助观众快速有 效的完成节目和服务的选择，一个优秀的业务信息协议栈，可以快速高效的处理 业务信息，并能将其所携带的功能直观的展示给用户，供用户自由选择。 1 1 课题背景 数字电视是电视领域的第二次技术革命，相对于模拟电视，它的优势主要体 现在三个方面，一是随着传输信号的数字化，它在信号质量和抗干扰能力上有了 极大的进步；二是传输效率高，同样的带宽资源，它能够传送更多的电视节目； 三是在可提供的节目类型上，数字电视已不再局限于传统意义上电视，它可以提 供更多的业务类型和节目附加信息，是真正意义上的信息平台 当然，这也给用户的收看习惯带来了一定的挑战，在数字电视发展的今天， 电视台为用户提供的是数百套丰富多彩的电视节目，这使得用户定位自己喜爱的 节目变得越来越困难，并且现今获取节目信息和一周的节目预告主要来源于报纸 和各电视台网站，而如此众多的节目信息，也给用户的耐心和记忆能力带来了考 验。正因为如此，业务信息协议栈才应运而生，它通过丰富的s i 信息，让用户可 以选择自己喜爱的节目加以储存，可以按照类型去查询自己需要的节目，并且随 时查阅现在或将来要播出的节目信息，使得节目定位变成了一件非常轻松的工作， 从这个意义上来说，业务信息协议栈的导航机制解决了大信息量给用户带来的困 扰。 另外，数字电视给用户提供的不再是传统意义上的电视，在目前的平台上， 电视已经可以实现n v o d 点播、v o d 点播、股票实时信息查询、网页信息浏览、 电子科技大学硕士学位论文 马赛克业务、短信互动等丰富多彩的单向广播或双向交互式业务，这些业务都需 要业务信息协议栈系统的s i 信息来对它们进行描述，从而使电视终端能够正确解 析接收，因此对业务信息协议栈的深入研究便显得相当重要，不管是前端开发新 的业务，还是终端增加新的功能，都不能忽视业务信息协议栈系统作为中间层的 桥梁作用。 1 2 课题工作和意义 本文是根据广电总局直播星“村村通”与“东莞数字电视实验网 两个项目 中作者所做的相关工作完成的。直播星项目中主要是以“s t i 5 1 0 7 卫星数字机顶盒 为基础，在其上开发业务信息协议栈，快速有效的处理业务信息，指导用户收看 电视节目。机顶盒作为嵌入式系统，内存资源宝贵，业务信息又具有实时更新快， 信息量大的特点，针对这些情况，信息存储问题上，本文结合了几种常见经典的 内存分配方式，并稍加改动，形成一种比较新颖的信息存储与内存分配方式。 东莞数字电视实验网项目中，要完成的目标是，满足一个小区内所用户利用 家用电脑收看有线数字电视的需求，电脑的资源优势与交互性都强于机项盒，在 客观上可以加入搜索功能，让用户更为主动的寻找电视节目，而且电脑的交互性 能够保证搜索定位更加精确。 本文主要研究了以下几方面的内容： 第一，数字电视节目流的传输方式，p s i s i 业务信息的结构，各子表的作用和 信息组成，特别是识别各种业务信息表的方法，再结合s t i 5 1 0 7 芯片的功能，对业 务信息进行搜索，接收和解析，构建业务信息数据库，存储业务信息。 第二，在业务信息存储中，研究了常见的空间分配算法，b u d d y - s y s t e m 和 u c o s i i 的固定分区，再根据嵌入式系统资源宝贵的特点，将几种分配方法相互结 合，建立了一种新颖的信息存储方式 第三，研究信息存储之后的数据倒排，通过倒排生成索引，学习使用l u c e n e 原理，为业务信息协议栈添加了搜索引擎功能，在产生关键词问题上，研究了各 种中文预处理方法和中文分词方法。 为数字电视接收终端建立一个适合的业务信息协议栈，可以快速高效的处理 业务信息，给用户提供一个获得各种服务的良好接口，又能作为一个优秀的向导， 指导用户收看自己想要的数字电视，更会为运营商增加行业竞争力。 2 第一章引言 1 3 论文的内容和结构安排 本文总共分为六章，结构安排如下： 第一章：引言。介绍课题背景，意义和主要工作。 第二章：介绍了业务信息协议栈的构成框架，各种功能需求，每个模块的组 成，开发协议栈的硬件平台以及调试过程中使用的工具与环境 第三章：首先介绍了业务信息的功用与结构，各个子表的构成，然后阐述了 如何使用s t i 5 1 0 7 芯片对传输流进行过滤解析并获得业务信息表，然后说明了业务 信息数据库的构成，最后对业务信息的使用进行了展示。 第四章：首先介绍了几种主流的内存分配算法，根据嵌入式系统自身特点， 结合各种经典的空间分配方法，再融合b u d d y - s y s t e m 与u c o s i i 中固定分区的特 点，提出了一种新颖的信息存储方式。 第五章：简介l u c e n e 原理，使用其中的各种查询类建立搜索引擎，并根据各 种查询类对引擎进行完善，阐述了产生索引的方法，中文预处理与中文分词方法。 第六章：结束语。对本论文完成的工作进行了总结。 3 电子科技大学硕士学位论文 第二章p s u s i 业务信息协议栈的设计思想与开发环境 数字电视业务信息协议栈是运营商提供服务的载体，也是用户享受各种服务， 获得节目观看指南的接口，它能够改变人们收看电视的传统习惯，随着数字电视 行业的发展，业务信息内容的不断丰富多彩，业务信息协议栈的功能也会越来越 多。 2 1 p s i s i 业务信息协议栈的设计思想 2 1 1 功能需求 为了适应数字电视的新发展，满足人们不断改变的收看习惯，呈现给观众更加 丰富多彩的节目，数字电视业务信息协议栈具有如下功能： 第一，从传输流中过滤出业务信息表，获得业务信息。 第二，将业务信息按照一定的数据结构进行存储，根据用户需要，发出接收各 种业务信息表的请求。 第三，交互功能，完成了对信息的有序存储之后，协议栈需要有一个能跟用户 进行交互的功能，就是能跟让用户通过输入设备，比如使用遥控器，键盘等外设 对运营商提供的各类节目，各项服务进行选择。 第四，搜索功能，此功能针对使用电脑收看节目的用户，可以通过键盘输入 搜索请求，精确快速的找到所需要的节目。 2 1 2 模块结构 基于s t i 5 1 0 7 的业务信息协议栈采用模块化的设计方法，这符合嵌入式系统的 设计趋势，也是应用比较多的方法。s t - o s 2 0 是个多任务的实时操作系统，也支 持这种模块化设计，每个模块设计好之后，在多任务内核的的调度下，多任务之 间可以进行通信和同步，实现模块的综合，完成对业务信息的处理【1 1 。 第一，解复用模块，主要完成数据搜索与过滤功能，通过设置解码芯片中的 4 第二章p s f s i 业务信息协议栈的设计思想与开发环境 s l o t p i d 值，过滤出相应的传输包，然后使用芯片的p t i ，利用业务信息子表的 t a b l ei d ，使用s e c t i o nf i l t e r 过滤出业务信息子表，得到相应的业务信息。 第二，数据库模块，第一个任务是完成信息存储，对业务信息进行解析收取之 后，要将各类信息分门别类，按照频点信息，节目信息，服务信息等分类进行有 序存储，建立合理的数据结构，方便应用程序随时调用。第二个任务是向解复用 模块发出请求，请求接收数据库中缺少的业务信息。本文对业务信息采取了一种 新颖的存储方式，满足实时性要求的同时，更加节省资源。 第三，交互模块，在数据库模块任务运行的同时，调用a p i 函数，根据业务信 息数据库中的内容，在屏幕上显示节目列表，服务选项等内容，供用户选择。 第四，搜索模块，对于在电脑上观看数字电视的用户，本文的协议栈增加了 搜索功能，对业务信息进行中文预处理和中文分词，生成索引和关键字，键盘的 使用可以保证搜索请求的精确和快速，搜索引擎对于观看电视节目的用户来说， 提供了极大的便利。 2 2 业务信息协议栈开发环境 2 2 1 硬件平台 本文采用了意法半导体公司的s t i 5 1 0 7 解码芯片作为主芯片，s t i 5 1 0 7 整合了 码流解多工复用模块、s t 2 0 的3 2 位c p u 、一个音视频m p e g - 2 解码器、一个数 字视频编码器、先进的安全功能和改进的显示及图形功能。 c p u 为s t 2 0 c 1 ，其主频高达2 0 0 m h z ，为3 2 位增强型r i s c c p u ；1 个用于实 时调试的诊断控制器单元f o c u ) ，d c u 内部带有在线仿真单元0 c e ) 和逻辑状态分 析单元( l s a ) ，可支持软件的实时跟踪调试；内部存储器( 4 k bs r a m 、4 k b 指令缓 存、4 k b 数据缓存) ；1 个中断控制器，用中断级控$ l j 器0 l c ) , - i 将中断源映射到中 断控制器的可编程中断级输入端，并可由软件来控制和改变。 m p e g 2 解码器包括i i c 总线接口、d m a 控制器、m p e g - - 2 音频视频解码器接 口、音频解码器、视频解码器和音频d a 转换器等电路，信道解码器输出的流经解 复用，形成音频和视频p e s 分组数据，通过a v 接口输出给m p e g 2 解码器：m p e g 2 解码器将p e s 分组进行解码，输出两组数字视频和数字音频信号。 该视频解码器还包括m p e g 子图解码器、图像显示单元及o s d 单元，芯片内置 5 电子科技大学硕士学位论文 的2 d 图形引擎进一步提升了系统的整体性能，这个图形引擎减少了c p u 的o s d 负 载，其多层显示功能可大大丰富电视显示效果，为电视用户带来了更好的视觉体 验，这点特色满足了业务信息协议栈中交互功能的的需求 在主芯片的基础上，使用意法公司s t v 0 2 9 9 b 芯片与高频头相结合，完成高频 调谐工作，先用高频头接收输入的射频信号进行变频处理，变为中频信号之后， 利用s t v 0 2 9 9 b 进行模数变换，信道解码，前向纠错解码，信道调谐。 本文业务信息协议栈使用了s t i 5 1 0 7 芯片的硬件搜索引擎对传输流进行传输 包的过滤，获取包含业务信息的传输包，然后又使用芯片提供的p t i 进行s e c t i o n 过滤，接收业务信息表中的各个信息段。调用整合存储好的业务信息，调用a p i 函数，进行o s d ，完成与用户的交互功能。 2 2 2 调试环境 初调阶段，将p c 与s tm i c r oc o n n e c t 相连，可以用两种连接方式，以太网连 接或者u s b 连接，为了方便单步跟踪调试，本文使用u s b 线连接，再将s tm i c r o c o n n e c t 与s t i 5 1 0 7 机顶盒用j t a g 方式连接，如图2 1 所示。 太暨弧 图2 1 开发调试环境1 在进行调试过程中，p c 通过u s b 方式将程序传给s tm i c r oc o n n e c t ，s tm i c r o c o n n e c t 利用j t a g 接口将应用程序下载到开发板中运行，根据相应的错误提示和 打印信息进行d e b u g ，还可以使用芯片中集成的诊断控制单元( d c 功进行跟踪调试 运行，在程序中设置断点，跟踪进子函数查看变量的赋值情况等。 当程序运行正常，提示芯片开始工作，高频头准备就绪，就可以连接电视与播 出机进行第二阶段调试了。如图2 - 2 所示，将测试码流放在h o s t 2 主机中，利用码 流播出软件和播出卡来控制播出机，对机顶盒输入射频码流。 然后开启h o s t l 中的程序，如初调阶段那样驱动机顶盒工作，机顶盒开始接收 解析码流中的业务信息，再将机顶盒与电视相连，就可以在电视上观察机顶盒工 6 第二章p s u s i 业务信息协议栈的设计思想与开发环境 作之后的效果，查看节目切换，节目列表等相关内容是否流畅完整，h o s t l 中在显 示机项盒的工作状态，如果电视的显示出现异常，可以查看h o s t l 找到问题所在继 续进行深度调试 调试的时候，使用的工具是s t 2 0e m b e d d e dm o l s e t ，利用它可以在s t 的芯片 h o s t l 播 出 控 制 以太连接 码流播出 号输出 显示器 图2 2 开发调试环境2 中使用c 语言完成程序的开发调试，修改代码，断点设置，查看变量值等工作。 设置断点进入函数内部跟踪调试是开发过程中的重要环节。s t 2 0e m b e d d e dt o o l s 提供的各种工具是嵌入式开发者的利器。 2 3 本章总结 本章首先从用户的角度提出业务信息协议栈的功能需求，根据多任务实时系统 的特点，确定了本文的模块化设计方法【1 1 ，阐述了各种模块的实现方法，以此来完 成相对应的功能，功能需求和模块设计思想，为下文业务信息搜索，信息存储方 7 莎一妙 电子科技大学硕士学位论文 式，搜索引擎功能等的设计和实现提供了基础和依据。 然后又对硬件平台做了简要说明，从硬件角度来看，信息协议栈的工作流程主 要为，高频调谐设备变射频信号为中频，s t v 0 2 9 9 b 通过模数转换，信道解码将传 输包流送入主解码芯片，通过p i d 过滤与s e c t i o n 过滤功能得到业务信息，o s d 单 元调用数据库中的业务信息，完成交互功能，给予用户选择的途径和接口。 最后阐述了系统调试中，硬件设备的搭建，调试工具软件的特点。 8 第三章p s f s i 业务信息协议栈的功能实现 第三章p s i s i 业务信息协议栈的功能实现 3 1p s u s i 信息介绍 在数字电视中，所有音视频文件，文本文件，图形文件经过数字化编码之后， 按照m p e g 2 标准打包，形成固定长度的t s 包( 传送包1 8 8 字节) ，t s 包是一切 d v b 数据，音频，视频，控制信息，加密信息等最基本的结构。通过数据复用将 t s 包形成t s 流( 传输流) ，一个t s 流承载了一个频道，一个频道的传输流是若 干节目和业务组成的。在传输流中，需要导引信息，以便协助数字电视接收机找 到需要的t s 流，正因为这样，m p e g 2 中规定了p s i 信息，即节目特定信息( p r o g r a m s p e r mi n f o r m a f i o n ) ，p s i 信息的作用就是自动设置和导引解码器进行解码【2 j 。 但是p s i 信息有其自身的局限性，因为它是对单一码流的描述，而无论是发射 还是接收系统，都是存在多个码流的，这就要求接收系统能够满足用户在多个码 流中搜索到自己所请求的业务，p s i 显然就不能胜任了，所以d v b 对m p e g 2 的 p s i 进行了扩展，在p s i 的节目关联表( p a t ) ，节目映射表( p m t ) ，条件接收表( c a t ) 和网络信息表( n m 的基础上增加了业务群关联表( b a t ) ，业务描述表( s d t ) ，事件信 息表( e i t ) ，运行状态表( r s t ) ，时间和日期表( t d t ) ，时间偏移表( t o t ) ，填充表( s d ，选 择信息表( s i t ) 和间断信息表( d n ) ，这些由d v b 进行扩充的表构成了s i 信息。 p s f s i 业务信息是d v b 标准的重要组成部分，对于接收端来说，这些信息是 对码流进行搜索解析的切入点，起到了导引的作用【2 】。 3 1 1p s i 节目特定信息的功用与结构 p s i 信息指定了如何从多节目的t s 流中找到目标节目。p s i 信息由节目关联 表p a t ，节目映射表p m t ，条件接收表c a t 和网络信息表n i t 组成。如表3 1 【2 】 所示。 表3 - 1 节目特定信息表 结构名定义标准p d 号码描述 p a t m p e g 2 标准0 x 0 0将节目号与节目映射表p d 相关联 p m t m p e g 2 标准在p a t 中指出指定一个或多个节目成分的p d 值 n r r s i 标准在p a t 中指出物理网络参数 c a t m p e g 2 标准o x 0 1将一个或多个e m m 流与唯一的p d 值相关联 9 电子科技大学硕士学位论文 在t s 流中，p s i 被分为四个表结构，这些结构看作是t a b l e ，每个t a b l e 再被划分 为各个s e c t i o n ，之后再插入到t s 流分组中，有些t a b l e 的p i d 是标准规定好的， 还有些t a b l e 是由用户自定义的。p s i 表被划分成一个或几个s e c t i o n ，这些s e c t i o n 由传输分组携带。 p a t 是接收节目流的入口点，是终端获得数据的开始，当传输流中含有一个 完整的p a t 表时，终端才能正常接收节目。p a t 的目的是告诉终端，传输流里有 多少路节目，数字电视的特点就是，一个模拟频点，经过模数转化之后，可以承 载很多路节目，称之为m u l t i - p r o g r a mt r a n s f e rs t r e a m 。因此p a t 就起到了引导作用， p a t 循环体中的n 值就表明了存在的节目数。位于同一循环体中的p r o g r a m n u m b e r 表示一路节目的标识号，p r o g r a m乃是 的，有了这个值， 就可以搜索了。 m a p p i d p m tp i d pidpmt p m t 给出了节目号与节目原始码流之间的对应关系，也就是节目号和组成这 个节目的元素之间的映射关系。映射中的单一实体被称为“节目定义”。所有“节目 定义”的集合组成了p m t 表。一个实体用一个p i d 进行分组发送，与p a t 中的节 目号对应，也要和同一循环体中的p r o g r a m 对应。由此可知，由多 个子表组成，各个表分别由一个标识，m 并a 且p 与p i d中的循环一一对p 应m 。t p i d p a t p m t 有一个很重要的功用就是用于音视频同步，p c r 是节目时钟的参考，_pid 也就是音视频同步所需要的信息的p i d 值，终端根据这个p i d 得到这个业务的 p c r ，根据这个值完成音频与视频的同步。 p m t 中的循环体告诉终端这个业务中包含了多少个基本元素流，依靠循环体 中的s t r e a m和，可以获得基本元素流的类型和它所在的，type e l e m e n t a r y p i d p i d 得知基本流的类型，就可以用正确的模块进行处理【2 】。 3 1 2s i 业务信息的功用与结构 s i 信息的主要用途有：根据n i t ， 谐，更方便的对节目进行选择和定位， g u i d o 等等。 p a t ，p m t 等信息可以进行自动的频道调 实现电子节目指南e p g ( e l e c t r o n i cp r o g r a m p s i 中的信息基本上都是与当前码流相关的，即它们所涉及的内容都与当前码 流中的部分信息相关。与p s i 不同的是，s i 的信息可以包括不在当前码流中的一 些服务和事件，允许用户进行更多的选择和了解更多的其他服务信息。 n i t 表提供关于多组传送流和传输网络相关的信息，其中包含传输流描述符、 1 0 第三章p s i s i 业务信息协议栈的功能实现 通道频率、卫星发射器号及调制特性等信息。接收终端通过n i t 表能够实现网络 搜索等功能。在m p e g 2 中没有定义n i t 表，网络信息表由s i 标准定义。 b a t 表提供了业务群相关的信息，给出了业务群名称以及每个业务群中的业 务列表。 s d t 表包含当前传输流和其他传输流的服务信息。在业务信息采用中心频点 发送的模式下，中心频点的s d t 表描述了所有传输流的服务信息。在采用多频点 发送的模式下，每个频点的s d t 表描述了该频点对应的传输流的服务信息。 e i t 表包含当前传输流和其他传输流的节目信息，在业务信息采用中心频点发 送的模式下，中心频点的e i t 表描述了所有传输流的节目信息。在采用多频点发 送的模式下，每一个频点的e 1 t 表描述了该频点对应的传输流的节目信息。节目 信息包括当前后续节目信息，对应的节目安排。 3 2p s i s i 业务信息的处理 业务信息的处理主要分以下几个步骤 第一，信息的搜索。某运营商发送的t s 流进入接收机，接收机已经按照运营 商的发送规则设置好了主频点，t i y n e r 搜索到主频点之后将其锁定，主频点承载 的业务信息进入接收机。主要包括信息的搜索，接收与存储。 第二，业务信息表的接收与解析。接收机包含一个解复用模块，解复用模块根 据t s 流中不同传输包的p i d 值抓取含有业务信息表的传输包，并放到b u f f e r 中。 解复用模块所具有的p t i ( p r o g r a m a b l et r a n s f e ri n t e r f a c e ) 再对业务信息包进行 s e c t i o n 过滤，获得不同的业务信息表。 第三，信息的存储。建立业务信息数据库，将各种信息分门别类，按照一定 的方式进行存储，根据请求来调用业务信息，完成相应的功能。 3 2 1p s i s i 业务信息的搜索与接收 首先，来宏观的说明业务信息协议栈的基本结构1 3 1 ，如图3 。1 所示。t s 流经 过p i d 过滤与s e c t i o n 过滤之后，p s i s i 业务信息表接收完成，业务信息存进数据 库，信息应用模块根据所要完成的任务向数据库发送消息，请求获得对应信息， 数据库将经过两重过滤而获得的信息提供给信息应用模块，如果信息应用模块所 请求的信息不在数据库中，或者请求的信息虽然存在于数据库中，但是已经过期 电子科技大学硕士学位论文 目s 流 e 图3 - 1 业务信息协议栈结构图 了，那么数据库就要发送控制信息，请求s e c t i o n 过滤器接收表，来满足信息应用 模块对信息的请求。获得了相应业务信息之后，应用模块就可以完成相应的操作， 比如列出节目列表，节目时间表以及些业务选项。 数据的双重过滤主要由解复用芯片来完成f 4 】，如图3 2 所示。 图3 2 数据过滤顺序 流程图中无阴影部分是本文的工作，对于经过t u n e r 处理的数据流，解复用模块首 先进行硬过滤，解码芯片中含有过滤通道，先分配好过滤通道，并在通道上设置 p i d 值，一旦传输包与p i d 匹配成功，解复用模块就把携带业务信息的传输包放 到b u f f e r 中，接下来p r o g r a m a b e l t r a n s f e r - i n t e r f a c e 对b u f f e r 中的业务信息t s 包进 行软过滤，在s e c t i o nf i l t e r 中设置好各个业务信息表的t a b l ei d ，每个p i df i l t e r 可以 关联几个s e c t i o nf i l t e r ，按照不同的t a b l ei d 获取不同的业务信息表，然后存进 b u f f e r ，等待业务信息应用模块的调用，如图3 3 所示。它具体说明了p t i 模块是 怎样进行过滤的，是对图3 2 无阴影部分流程的细化。 综上可知，要获得业务信息，需要经过硬过滤( p i d 过滤) 和软过滤( s e c t i o n 过滤) 两个环节，并且了解了复用模块p t i 的工作方式。 接下来具体阐述接收终端搜索全过程和实现方式： 先看发送，业务信息的发送方式有三种，第一单频点发送，只在当前频点传 送当前流的业务信息；第二主频点发送，主频点发送当前流和其他流的业务信息； 1 2 第三章p s f s i 业务信息协议栈的功能实现 初始化p t i 打开p t l 分配信号量 数据通道和 b u f f e r 信号量与 b u f f e r 相关联 数据通道与 b u f f e r 绑定 为数据通道 设置p i d p i d 过滤 分配s e c t i o n f i l t e r 将数据通道 与s e c t i o n f i l t e r 绑定 设置t a b l ei d 收表 释放分配的 数据通道与 s e c t i o n f i l t e r ，取消 关联 图3 3p t i 收表步骤 其他频点只发送当前流的业务信息；第三全频点发送，所有频点均发送当前流和 其他流的全部业务信息。 对于手机和m p 4 ，内存较小，硬件处理数据的速度较慢，不能实时的处理信 息量太大的码流，一般使用单频搜索，只要搜索和接收一个频点对应的业务信息 就完成了搜索任务，适合手机与m p 4 的硬件资源能力。单频搜索，使用的表仅为 所在频点的p a t 表、p m t 表和s d t a c t u a l 表，通过输入想要收看的节目所在的频 点的频率参数，根据该频点的p m t 表产生节目列表，并从s d t 中提取节目名称， 选择节目进行收看。 这种方式虽然简单高效，但是由于无法获得其他流的业务信息，没有办法形 成系统全面的节目指南，不方便用户收看。 本文的业务信息协议栈主要针对机顶盒和个人电脑，内存和芯片的处理能力 强于手机等小型移动电子设备，而且解码芯片技术成熟，使用主频搜索比较适宜。 主频搜索使用主频点的n i t 表和s d t ( a c t u a l & o t h e r ) 表，该频点是存储在机顶盒中 默认的，机顶盒搜索默认频点上的n i t 表和s d t 表，从中提取节目信息，生成节 目列表，只有到收看节目时，才到节目所在频点搜索p a t 表、p m t 表获得节目参 数，显示收看。解析s d t 表中的s e r v i c en u m b e rd e s r i p t o r 可以得到频道的排序信息， 从而完成对频道的有序存储。 第一步，根据运营商提供的主频，设置t u n e r ，锁定频率，发送n i t 请求，n i t 1 3 电子科技大学硕士学位论文 表p i d = o x 0 0 1 0 ，子表的t a b l ei d 如下： n e t w o r ki n f o r m a t i o ns e c t i o n a c t u a ln e t w o r kt a b l ei d = 0 x 4 0 n e t w o r ki n f o r m a t i o ns e c t i o n o t h e rn e t w o r kt a b l ei d = 0 x 4 1 根据n i t 表的p i d 来设置解复用过滤器，并且规定好s e c t i o nb u f f e r 的大小，使解 复用器过滤相应的p i d 通道的表数据。s e c t i o ns t r u c t u r e 及其初始化如下： t y p e d e fs t r u c t s e c t i o n u 1 6 p i d ；s e c t i o n 所在p i d 通道的p i d 值 u 1 6b u f f e r原始的 据度_ s i z e ； s e c t i o n u 8 * b u f f e r ； 原始的s e c t i o nb u f f e r 据起始地址 s e c t i o n ； s e c